Материал Si (кремний)
Обычно монокристалл кремния Si используется для изготовления ИК оптики: Si плоскопараллельных пластин (окон) и Si линз в спектральном диапазоне (3 – 5) мкм, а также подложек для производства лазерных зеркал. Лазерные зеркала на кремниевой подложке легкие и обладают хорошей теплопроводностью. Кроме того, большие блоки материала с полированными торцами используют в качестве мишеней в нейтронной физике.
Но фактически монокристалл кремния Si может использоваться в ИК оптике в области спектра (1.2- 20.0) мкм и более. Конкретная спектральная характеристика пропускания монокристаллического кремния зависит от типа проводимости, сопротивления и технологии изготовления материала.
Монокристаллический кремний выращивается методом Чохральского (CZ) и содержит некоторое количество кислорода, который вызывает полосы поглощения около длин волн 5.8 мкм, 9.1мкм и 19.4 мкм.
Кремний, выращенный методом зонной плавки (FZ), более чистый чем (CZ) материал и имеет слабо выраженные полосы кислородного поглощения.
В общем случае оптический кремний является слабо легированным материалом (удельное сопротивление (5 - 40) Ом•см), что обеспечивает лучшую прозрачность в диапазоне выше 10 мкм. Высокоомный кремний имеет длинноволновую полосу пропускания в диапазоне (30 – 100) мкм.
ООО «Электростекло» изготавливает оптику из монокристаллического кремния Si: заготовки, окна, призмы, линзы и зеркала для инфракрасного диапазона спектра.
Максимальный диаметр изделий из кремния Si-Cz, выращенного методом Чохральского (CZ), - 300 мм.
Максимальный диаметр изделий из кремния Si-Fz, выращенного методом зонной плавки (FZ), - 100 мм.
|
Спектр пропускания (T) полированного окна из кремния зонной плавки (FZ) толщиной 5 мм в диапазонe (2.5 - 25) мкм; p-проводимость, удельное эл. сопротивление (2.5 - 4.3) кОм*см.
|
Спектр пропускания (T) полированного окна из кремния (Cz) толщиной 6.8 мм в диапазонe (2.5 - 25) мкм
|
|
|
ООО «Электростекло» предлагает изготовление оптических изделий из кремния, подробнее, см. Каталог.
Возможно, вы найдете необходимую вам оптику из кремния на нашем складе в разделе, см. Оптические Кристаллы.
Свойства материала
|
ПАРАМЕТР |
|
ЗНАЧЕНИЕ |
|
|
|
|
|
|
| ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
|
| |
Диапазон пропускания |
|
1.2 - 15 мкм |
|
| |
Показатель преломления, n |
|
3.4223 (Lambda= 5 мкм) |
|
| |
Потери на отражение |
|
51% (Lambda= 5 мкм, 2 поверхности) |
|
| |
dn/dT |
|
160 x 10-6/K |
|
| |
dn/dµ = 0 |
|
10.4 мкм |
|
| |
Коэффициент поглощения |
|
1 х10-3 см-1, Lambda = 3 мкм |
|
| |
|
|
|
|
| ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
|
| |
Плотность |
|
2.33 г/см3 |
|
| |
Температура плавления |
|
1420° C |
|
| |
Коэффициент теплопроводности |
|
162.3 Вт/(м K) при 273 К |
|
| |
Коэффициент термического расширения |
|
4.15 x 10-6/К |
|
| |
Твердость по Кнупу |
|
1150 |
|
| |
Удельная теплоемкость |
|
703 Дж/(кг K) |
|
| |
Диэлектрическая постоянная (f=10 ГГц) |
|
13 |
|
| |
Модуль Юнга, E |
|
131 ГПа |
|
| |
Модуль сдвига, G |
|
79.9 ГПа |
|
| |
Модуль объемной деформации, K |
|
102 ГПа |
|
| |
Упругие коэффициенты |
|
C11=167 МПа, C12=65
МПа,
C44=80 МПа |
|
| |
Коэффициент Пуассона |
|
0.266 |
|
| ХИМИЧЕСКИЕ |
|
| |
Растворимость |
|
В воде не растворим |
|
| |
Молекулярный вес |
|
28.09 |
|
| |
Класс |
|
Кубический, структура алмаза. |
|
Показатель преломления
| |
Длина волны, мкм |
1.40 |
1.50 |
1.66 |
1.82 |
2.05 |
2.50 |
3.50-5.00 |
6.00-25.00 |
|
| |
Показатель преломления |
3.49 |
3.48 |
3.47 |
3.46 |
3.45 |
3.44 |
3.43 |
3.42 |
|
|
